c語言中define的用法
c語言中define的用法
C語言是計(jì)算機(jī)軟件領(lǐng)域非常經(jīng)典的編程語言,unix、linux等眾多操作系統(tǒng)均是由C語言編寫而成。而在硬件控制、底層驅(qū)動(dòng)等應(yīng)用領(lǐng)域,C語言更是具有不可替代的作用。下面小編就跟你們?cè)敿?xì)介紹下c語言中define的用法，希望對(duì)你們有用。
c語言中define的用法如下：
#define是C語言中提供的宏定義命令，其主要目的是為程序員在編程時(shí)提供一定的方便，并能在一定程度上提高程序的運(yùn)行效率，但學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)往往不能 理解該命令的本質(zhì)，總是在此處產(chǎn)生一些困惑，在編程時(shí)誤用該命令，使得程序的運(yùn)行與預(yù)期的目的不一致，或者在讀別人寫的程序時(shí)，把運(yùn)行結(jié)果理解錯(cuò)誤，這對(duì) C語言的學(xué)習(xí)很不利。
1. #define命令剖析
1.1 #define的概念
#define命令是C語言中的一個(gè)宏定義命令，它用來將一個(gè)標(biāo)識(shí)符定義為一個(gè)字符串，該標(biāo)識(shí)符被稱為宏名，被定義的字符串稱為替換文本。
該命令有兩種格式：一種是簡(jiǎn)單的宏定義，另一種是帶參數(shù)的宏定義。
(1) 簡(jiǎn)單的宏定義：
#define <宏名> <字符串>
例： #define PI 3.1415926
(2) 帶參數(shù)的宏定義
#define <宏名> (<參數(shù)表>) <宏體>
例： #define A(x) x
一個(gè)標(biāo)識(shí)符被宏定義后，該標(biāo)識(shí)符便是一個(gè)宏名。這時(shí)，在程序中出現(xiàn)的是宏名，在該程序被編譯前，先將宏名用被定義的字符串替換，這稱為宏替換，替換后才進(jìn)行編譯，宏替換是簡(jiǎn)單的替換。
1.2 宏替換發(fā)生的時(shí)機(jī)
為了能夠真正理解#define的作用，讓我們來了解一下對(duì)C語言源程序的處理過程。當(dāng)我們?cè)谝粋€(gè)集成的開發(fā)環(huán)境如Turbo C中將編寫好的源程序進(jìn)行編譯時(shí)，實(shí)際經(jīng)過了預(yù)處理、編譯、匯編和連接幾個(gè)過程，見圖1。
源程序預(yù)處理器修改后的源程序編譯器匯編程序匯編器可重定位的目標(biāo)程序連接器可執(zhí)行的目標(biāo)程序圖1 C語言的編譯過程
其中預(yù)處理器產(chǎn)生編譯器的輸出，它實(shí)現(xiàn)以下的功能：
?。?） 文件包含
可以把源程序中的#include 擴(kuò)展為文件正文，即把包含的.h文件找到并展開到#include 所在處。
?。?） 條件編譯
預(yù)處理器根據(jù)#if和#ifdef等編譯命令及其后的條件，將源程序中的某部分包含進(jìn)來或排除在外，通常把排除在外的語句轉(zhuǎn)換成空行。
?。?） 宏展開
預(yù)處理器將源程序文件中出現(xiàn)的對(duì)宏的引用展開成相應(yīng)的宏 定義，即本文所說的#define的功能，由預(yù)處理器來完成。
經(jīng)過預(yù)處理器處理的源程序與之前的源程序有所有不同，在這個(gè)階段所進(jìn)行的工作只是純粹的替換與展開，沒有任何計(jì)算功能，所以在學(xué)習(xí)#define命令時(shí)只要能真正理解這一點(diǎn)，這樣才不會(huì)對(duì)此命令引起誤解并誤用。
2 #define使用中的常見問題解析
2.1 簡(jiǎn)單宏定義使用中出現(xiàn)的問題
在簡(jiǎn)單宏定義的使用中，當(dāng)替換文本所表示的字符串為一個(gè)表達(dá)式時(shí)，容易引起誤解和誤用。如下例：
例1 #define N 2+2
void main()
{
int a=N*N;
printf(“%d”,a);
}
(1) 出現(xiàn)問題：在此程序中存在著宏定義命令，宏N代表的字符串是2+2，在程序中有對(duì)宏N的使用，一般同學(xué)在讀該程序時(shí)，容易產(chǎn)生的問題是先求解N為2＋2＝4，然后在程序中計(jì)算a時(shí)使用乘法，即N*N=4*4=16,其實(shí)該題的結(jié)果為8，為什么結(jié)果有這么大的偏差?
(2)問題解析：如1節(jié)所述，宏展開是在預(yù)處理階段完成的，這個(gè)階段把替換文本只是看作一個(gè)字符串，并不會(huì)有任何的計(jì)算發(fā)生，在展開時(shí)是在宏N出現(xiàn)的地方 只是簡(jiǎn)單地使用串2＋2來代替N，并不會(huì)增添任何的符號(hào)，所以對(duì)該程序展開后的結(jié)果是a=2+2*2+2，計(jì)算后=8，這就是宏替換的實(shí)質(zhì)，如何寫程序才 能完成結(jié)果為16的運(yùn)算呢？
(3)解決辦法：將宏定義寫成如下形式
#define N (2+2)
這樣就可替換成(2+2)*(2+2)=16
2.2 帶參數(shù)的宏定義出現(xiàn)的問題
在帶參數(shù)的宏定義的使用中，極易引起誤解。例如我們需要做個(gè)宏替換能求任何數(shù)的平方，這就需要使用參數(shù)，以便在程序中用實(shí)際參數(shù)來替換宏定義中的參數(shù)。一般學(xué)生容易寫成如下形式：
#define area(x) x*x
這在使用中是很容易出現(xiàn)問題的，看如下的程序
void main()
{
int y=area(2+2);
printf(“%d”,y);
}
按理說給的參數(shù)是2+2，所得的結(jié)果應(yīng)該為4*4=16，但是錯(cuò)了，因?yàn)樵摮绦虻膶?shí)際結(jié)果為8，仍然是沒能遵循純粹的簡(jiǎn)單替換的規(guī)則，又是先計(jì)算再替換 了，在這道程序里，2+2即為area宏中的參數(shù)，應(yīng)該由它來替換宏定義中的x，即替換成2+2*2+2=8了。那如果遵循(1)中的解決辦法，把2+2 括起來，即把宏體中的x括起來，是否可以呢？#define area(x) (x)*(x)，對(duì)于area(2+2)，替換為(2+2)*(2+2)=16，可以解決，但是對(duì)于area(2+2)/area(2+2)又會(huì)怎么樣 呢，有的學(xué)生一看到這道題馬上給出結(jié)果，因?yàn)榉肿臃帜敢粯樱皱e(cuò)了，還是忘了遵循先替換再計(jì)算的規(guī)則了，這道題替換后會(huì)變?yōu)?(2+2)*(2+2)/(2+2)*(2+2)即4*4/4*4按照乘除運(yùn)算規(guī)則，結(jié)果為16/4*4=4*4=16，那應(yīng)該怎么呢？解決方法是在整個(gè) 宏體上再加一個(gè)括號(hào)，即#define area(x) ((x)*(x))，不要覺得這沒必要，沒有它，是不行的。
要想能夠真正使用好宏定義，那么在讀別人的程序時(shí)，一定要記住先將程序中對(duì)宏的使用全部替換成它所代表的字符串，不要自作主張地添加任何其他符號(hào)，完全展 開后再進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，就不會(huì)寫錯(cuò)運(yùn)行結(jié)果。如果是自己編程使用宏替換，則在使用簡(jiǎn)單宏定義時(shí)，當(dāng)字符串中不只一個(gè)符號(hào)時(shí)，加上括號(hào)表現(xiàn)出優(yōu)先級(jí)，如果是 帶參數(shù)的宏定義，則要給宏體中的每個(gè)參數(shù)加上括號(hào)，并在整個(gè)宏體上再加一個(gè)括號(hào)?？吹竭@里，不禁要問，用宏定義這么麻煩，這么容易出錯(cuò)，可不可以摒棄它， 那讓我們來看一下在C語言中用宏定義的好處吧。
3 宏定義的優(yōu)點(diǎn)
(1) 方便程序的修改
使用簡(jiǎn)單宏定義可用宏代替一個(gè)在程序中經(jīng)常使用的常量，這樣在將該常量改變時(shí)，不用對(duì)整個(gè)程序進(jìn)行修改，只修改宏定義的字符串即可，而且當(dāng)常量比較長(zhǎng)時(shí)， 我們可以用較短的有意義的標(biāo)識(shí)符來寫程序，這樣更方便一些。我們所說的常量改變不是在程序運(yùn)行期間改變，而是在編程期間的修改，舉一個(gè)大家比較熟悉的例 子，圓周率π是在數(shù)學(xué)上常用的一個(gè)值，有時(shí)我們會(huì)用3.14來表示，有時(shí)也會(huì)用3.1415926等，這要看計(jì)算所需要的精度，如果我們編制的一個(gè)程序中 要多次使用它，那么需要確定一個(gè)數(shù)值，在本次運(yùn)行中不改變，但也許后來發(fā)現(xiàn)程序所表現(xiàn)的精度有變化，需要改變它的值， 這就需要修改程序中所有的相關(guān)數(shù)值，這會(huì)給我們帶來一定的不便，但如果使用宏定義，使用一個(gè)標(biāo)識(shí)符來代替，則在修改時(shí)只修改宏定義即可，還可以減少輸入 3.1415926這樣長(zhǎng)的數(shù)值多次的情況，我們可以如此定義 #define pi 3.1415926，既減少了輸入又便于修改，何樂而不為呢？
(2) 提高程序的運(yùn)行效率
使用帶參數(shù)的宏定義可完成函數(shù)調(diào)用的功能，又能減少系統(tǒng)開 銷，提高運(yùn)行效率。正如C語言中所講，函數(shù)的使用可以使程序更加模塊化，便于組織，而且可重復(fù)利用，但在發(fā)生函數(shù)調(diào)用時(shí)，需要保留調(diào)用函數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)，以便子 函數(shù)執(zhí)行結(jié)束后能返回繼續(xù)執(zhí)行，同樣在子函數(shù)執(zhí)行完后要恢復(fù)調(diào)用函數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)，這都需要一定的時(shí)間，如果子函數(shù)執(zhí)行的操作比較多，這種轉(zhuǎn)換時(shí)間開銷可以忽 略，但如果子函數(shù)完成的功能比較少，甚至于只完成一點(diǎn)操作，如一個(gè)乘法語句的操作，則這部分轉(zhuǎn)換開銷就相對(duì)較大了，但使用帶參數(shù)的宏定義就不會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問 題，因?yàn)樗窃陬A(yù)處理階段即進(jìn)行了宏展開，在執(zhí)行時(shí)不需要轉(zhuǎn)換，即在當(dāng)?shù)貓?zhí)行。宏定義可完成簡(jiǎn)單的操作，但復(fù)雜的操作還是要由函數(shù)調(diào)用來完成，而且宏定義 所占用的目標(biāo)代碼空間相對(duì)較大。所以在使用時(shí)要依據(jù)具體情況來決定是否使用宏定義。
形式參數(shù)不能用帶引號(hào)的字符串替換。
但是，如果在替換文本中，參數(shù)名以#作為前綴則結(jié)果將被擴(kuò)展為 由 實(shí)際參數(shù) 替換 此實(shí)際參數(shù)的帶引號(hào)的字符串。
例如，可以將它與字符串連接運(yùn)算結(jié)合起來編寫一個(gè)調(diào)試打印宏：
#define dprint（expr） printf（#expr “ = %\n”，expr）
使用語句 dprint（x/y）;
調(diào)用宏時(shí)，該宏將被擴(kuò)展為：printf（“x/y”“ = %\n”，x/y）;
其中的字符串被連接起來了，這樣便等價(jià)于printf（“x/y = %\n”，x/y）;
在實(shí)際參數(shù)中，每個(gè)雙引號(hào) “ 將被替換為 \” ；反斜杠\將被替換為\,因此替換后的字符串是合法的字符串常量。
預(yù)處理運(yùn)算符 ## 為宏擴(kuò)展提供了一種連接實(shí)際參數(shù)的手段。如果替換文本中的參數(shù)與 ## 相鄰，則該參數(shù)將被實(shí)際參數(shù)替換，##與前后的空白符將被刪除，并對(duì)替換后的結(jié)果重新掃描。
例如，下面定義的宏paste用于連接兩個(gè)參數(shù)
#define paste(front, back) front ## back
因此，宏調(diào)用past（name,1）的結(jié)果將建立記號(hào)name1.
c語言中沒有swap這個(gè)函數(shù)，C語言不支持重載，也沒有模版的概念，所以對(duì)于每一種類型，都要寫出相應(yīng)的swap，如
intSwap (int *, int *);
longSwap (long *, long *);
stringSwap (char *, char *);
宏定義swap（t，x，y）以交換t類型的兩個(gè)參數(shù)（要使用程序塊結(jié)構(gòu)）。
程序如下：
#include <iostream.h>
#define SWAP(t,x,y) \
{\
t temp = *y;\
*y = *x;\
*x = temp;\
}
main()
{
int a = 10, b = 5;
SWAP(int,&a,&b)
cout << a << endl << b<<endl;
}
用\換行，\的意思是說把下一行看作和這行是同一行.換行必須要反斜杠,而且\後面直接回車,不能有空格。